羊東礦—850水平大巷在高應力裂隙發育區施工中的瓦斯治理

苗磊

摘 要 羊東礦-850水平大巷為礦井的延伸開拓大巷，在2#煤層上方約20m，裂隙非常發育，掘進期間瓦斯異常涌出的危險性非常大。一般情況下，巖石對瓦斯的吸附能力非常弱，甚至不吸附瓦斯，地質構造作用使地層受到揉皺破碎，致使頂板砂巖裂隙發育，大量游離態瓦斯貯存在裂隙中；游離態瓦斯集中釋放造成局部瓦斯異常涌出，對采掘巷道的施工安全有著重大影響。為防止下伏2#煤層瓦斯通過裂隙異常涌向-850大巷，采取創新性的綜合瓦斯治理手段，保證了該工作面安全、快速掘進。

關鍵詞 裂隙發育 大巷掘進 瓦斯治理

中圖分類號：TD713 文獻標識碼：A

1工作面概況

-850水平大巷掘進工作面是羊東礦-850水平的回風、運輸大巷，為我礦深部延伸工作面，水文地質條件較為復雜，工作面標高介于-795.9m～-813.2m之間，煤巖層傾角7啊？5埃？850回風大巷與-850軌道大巷平行掘進，水平距離40m，高差10m。

-850回風大巷掘進期間，16 #鉆場3#瓦斯地質鉆孔施工至17m處時瓦斯大，噴孔（未見煤）后及時搭茬抽采，始抽濃度為100%。17 #鉆場設計3個鉆孔均為瓦斯地質鉆孔，2#瓦斯地質鉆孔，施工至38.33m處時瓦斯大，噴孔，未見煤，鉆孔終孔位于大煤頂板5m的炭線砂巖層位；3#瓦斯地質鉆孔孔深134m，施工至120.75m處見煤，穿煤13.3m，未過煤，施工過程中有陸續噴孔現象；1#瓦斯地質鉆孔施工至18.6m處時瓦斯大，噴孔，未見煤，鉆孔終孔位于大煤頂板9.5m的炭線砂巖層位。1#、2#鉆孔噴孔后，即停止鉆進與主管路搭茬抽采，3#鉆孔施工結束后立即搭茬抽采，鉆孔接抽濃度均為100%。

2015年1月26日，五一區-850回風大巷已掘進至K28點前52.5m，巷道底板標高-798.277m，巷道以2‰下山進行掘進。掘進工作面正前斷面裂隙及炮眼瓦斯最大達到4%，并偶爾伴有瓦斯噴出現象，巷道回風流瓦斯濃度達0.5%，給巷道的安全生產帶來嚴重的威脅。根據此種情況，工作面停止掘進并立即采取措施。

2 -850水平大巷掘進前瓦斯治理措施

根據-850水平大巷掘進期間瓦斯涌出異常以及巖層裂隙發育情況，經分析，-850軌道大巷位于2#煤上部粉砂巖層位，厚度9.5m，節理較發育，巖層較為破碎，夾含大煤上部1號小煤，厚度0.2m；巷道下部9.5m至22.5m為炭線砂巖，厚度13m，為大煤老頂，以淺灰色石英為主泥硅質膠結，含碳線；巷道下部22.5m至24m為粉砂巖，厚度1.5m，為大煤直接頂，深灰色漸變黑灰色，上部砂性明顯，向下部炭質增多，質地較軟，植化石甚多，節理面上常含黃鐵礦呈片狀，層理不明顯，節理發育，裂隙發育明顯。

為防止2#煤層瓦斯大量涌出造成的瓦斯超限事故，保證-850水平大巷的順利貫通，提前在-850回風大巷內施工穿層截流鉆孔抽采瓦斯，并在-850軌道大巷施工注漿鉆孔，對巷道底板裂隙發育地段進行加固。

2.1 -850水平大巷瓦斯截流鉆孔技術

根據煤礦防治水規定：煤柱留設公式L=0.5KM（其中K取2，kp取0.46），五一區-850水平大巷高度M取3.5m，計算10m巖柱所承受的水頭壓力最大為2.28MPa。通過在-850回風大巷施工瓦斯鉆孔并進行瓦斯壓力測定，測得該地區2#煤層瓦斯壓力最大為1.9MPa。-850軌道大巷裂隙發育區段距2#煤距離為24m，24m巖柱所承受的壓力為5.47 MPa，為該地區瓦斯壓力的2.9倍，可以確保不會發生煤與瓦斯突出，所以采取截流鉆孔的方法抽采裂隙發育區的瓦斯，以保證巷道的安全掘進。為防止-850軌道大巷下伏2#煤層瓦斯通過裂隙異常涌進巷道，在-850回風大巷已有鉆場內布置穿層截流鉆孔，鉆孔施工結束即封孔接抽。截流鉆孔從開始接抽直至-850軌道大巷貫通，瓦斯濃度保持在70%以上，抽采純量在2.5m3/min以上。-850軌道大巷在該裂隙發育區掘進期間未出現任何瓦斯異常涌出現象。

2.2 -850軌道大巷底板加固

根據五一區-850回風大巷實際掘進及鉆探資料分析，-850軌道大巷安全貫通后，必須對瓦斯涌出異常的160m區段范圍內巷道進行底板注漿加固，注漿目的層為大煤頂板以上10.0m至巷道底板間的砂巖巖層，對巷道底板薄弱地段進行加固改造，將異常涌出的瓦斯進行封堵，然后再進行瓦斯抽采治理。通過注漿充分填充了破碎圍巖間隙，及時有效地控制了巷道瓦斯涌出量，遏制了瓦斯超限事故的發生，對巷道掘進安全狀況起到了重要作用，同時顯著提高了破碎圍巖的整體性和穩定性，使圍巖強度得到明顯強化。

3效益分析

3.1經濟效益

通過注漿，有效的維護了巷道，同時保證了圍巖穩定，排除了安全隱患，解決了運輸安全問題，同時減少了巷修工期。采用注漿+注漿錨索聯合支護，每米材料費10315元，人工費用435元。巷道維護費用合計可直接節省資金458780元；-850軌道大巷瓦斯截流鉆孔共計抽采瓦斯逾50萬m3，因瓦斯綜合治理成效顯著，不考慮提前貫通的間接效益，僅裂隙發育區掘進生產效率的提高以及瓦斯發電項額外新增156萬元產值，扣除新增鉆孔費用，初步估計直接經濟效益至少在500萬元以上。

3.2安全效益

羊東礦-850軌道大巷在裂隙發育區域掘進，通過提前施工瓦斯截流鉆孔進行瓦斯抽采攔截，并對巷道裂隙發育區底板進行注漿加固，不僅消除了該工作面瓦斯異常涌出隱患，保證了-850軌道大巷的正常掘進及系統的貫通；同時為大埋深水平開拓大巷在突出煤層附近施工中的瓦斯治理積累了寶貴經驗。

3.3技術效益

在大埋深水平開拓大巷高應力裂隙發育區提前采用底板注漿加固措施和穿層截流鉆孔抽采攔截瓦斯，保證巷道安全快速掘進，為以后的深部水平大巷在突出煤層附近施工積累寶貴經驗。

3.4社會效益

通過管理與技術及時跟進，多措并舉，保證了礦井正常銜接，延長了礦井壽命，對羊東礦廣大職工家屬安居樂業、社會穩定、社區和諧都有一定深遠的意義。